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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden von Stapelfasern aus einem Bündel von endlosen Fasersträngen, die um ein drehbares Schneidrad zumindest teilweise herumgeleitet werden, wobei das Schneidrad auf seinem Umfang eine Vielzahl von Messern aufweist, die mit einem druck- oder kraftbelasteten Druckelement derart zusammen wirken, dass die Faserstränge zwischen dem Druckelement und den Messern zerschnitten werden, wobei das Schneidrad über eine Welle mit einem Antrieb antreibbar gekoppelt ist.
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Zwischen dem Schneidrad und dem Druckelement laufen die endlosen Faserstränge, die durch die Messer – entsprechend der Teilung durch die Anordnung der Messer auf dem Umfang des Messerträgers – in eine vorgegebene Länge an Stapelfasern zerteilt werden. Da dieser Vorgang kein klassisches Schneiden, sondern ein Zerdrücken mit Gleitreibung ist, können nach einer bestimmten Zeit die Messer stumpf werden und sogar brechen. Daher muss in regelmäßigen Abständen das Schneidrad gewechselt werden, was möglichst schnell erfolgen soll, da bei kontinuierlicher Produktion der Endlosfasern ein Zwischenspeicher nur eine begrenzte Menge aufnehmen kann.
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Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, eine Zentralschraube der Antriebswelle von unten manuell durch den Sammeltrichter zu lösen. Alternativ kann die Zentralschraube von oben über einen heb- und senkbaren Druckluftschrauber gelöst werden. Danach kann das Schneidrad abgesenkt und ausgetauscht werden.
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Die
DE 10242553 A1 beschreibt eine Schneidvorrichtung für Stapelfasern aus endlosen Filamenten, bei denen die Filamente zwischen einem Andruckring und einer Vielzahl von Messern zerschnitten bzw. zerdrückt werden. Bei der Beschädigung von einzelnen Messern ist vorgesehen, diese radial in einer Messeraufnahme zu verschieben oder einzeln auszutauschen.
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In der
CH 310779 wird eine Schneidvorrichtung für endlose Fasern beschrieben, bei der zwei rotierende Schneidmesser an einem Messerträger angeordnet sind. Der Schneidvorgang erfolgt durch einen von der Antriebswelle betätigbaren Exzenter, mit dem eine radiale Hin- und Herbewegung der Messer erreicht wird. Zur Erhöhung der Standzeit werden die Messer während des Betriebes durch einen Schleifstein geschliffen.
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Die
EP 0059234 B1 zeigt eine Faserschneidvorrichtung, bei der das Schneidrad von mehreren Bauteilen gekapselt wird und erst durch manuelles Lösen von mehreren Schrauben und Passstiften das Schneidrad entnommen werden kann. Hierzu muss die gesamte Anlage stillstehen, da bei diesem Zeitaufwand ein möglicher Zwischenspeicher die kontinuierlich produzierte Menge an Endlosfasern nicht aufnehmen kann. Bei Produktionsanlagen großer Tonnage wird erwartet, dass der Zeitaufwand zum Wechseln des Schneidrades maximal 45 Sekunden beträgt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Schneiden von Stapelfasern dahingehend zu verbessern, dass ein zuverlässiges und schnelles Wechseln des Schneidrades möglich ist, um einen kontinuierlichen Weiterbetrieb der Spinn-Streckanlage zu gewährleisten.
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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit den Merkmalen von Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.
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Gemäß der technischen Lehre nach Anspruch 1 umfasst die Vorrichtung zum Schneiden von Stapelfasern aus einem Bündel von endlosen Fasersträngen, zumindest ein drehbares Schneidrad, um die die Faserstränge zumindest teilweise herumgeleitet werden, wobei das Schneidrad auf seinem Umfang eine Vielzahl von Messern aufweist. Die Messer wirken mit einem druck- oder kraftbelasteten Druckelement derart zusammen, dass die Faserstränge zwischen dem Druckelement und den Messern zerschnitten werden, wobei das Schneidrad über eine Welle mit einem Antrieb antreibbar gekoppelt ist.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Welle eine Spindel angeordnet ist, wobei das Schneidrad mit der Welle über eine lösbare Spannvorrichtung verbunden ist, die über eine axiale Bewegung der Spindel zu öffnen oder zu schließen ist.
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Dabei wirken alle Bauteile der Spannvorrichtung formschlüssig miteinander zusammen, so dass keine Hilfsenergie benötigt wird, um das Schneidrad zu fixieren. Da lediglich über die axiale Verstellung der Spindel die Spannvorrichtung zum Wechseln des Schneidrades geöffnet und verschlossen wird, ergibt sich eine minimale Wechselzeit für den Austausch des Schneidrades. Es ist kein kompliziertes Lösen oder Verschrauben von Befestigungselementen notwendig. Weiterhin finden keine Rotationsbewegungen von Bauteilen zueinander statt, so dass das System nahezu verschleißfrei arbeitet.
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Vorteilhafterweise erfolgt die axiale Bewegung der Spindel zum Schließen der Spannvorrichtung über einen Kraftspeicher. Der Kraftspeicher, der in bevorzugter Ausführungsform als Federpaket ausgebildet sein kann, zieht die Spindel in axialer Richtung nach oben, wodurch die Spannvorrichtung verriegelt wird.
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Bevorzugt wird die axiale Bewegung der Spindel zum Öffnen der Spannvorrichtung pneumatisch, hydraulisch oder elektromotorisch erzeugt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Spindel mit einem Pneumatikzylinder verbunden, der die Spindel gegen die Kraft des Kraftspeichers in axialer Richtung, in diesem Ausführungsbeispiel auf das Schneidrad zu, verschiebt. Nach Abschalten der pneumatischen, hydraulischen oder elektromotorischen Kraft zieht der Kraftspeicher bzw. das Federpaket die Spindel in axialer Richtung wieder nach oben, wodurch die Spannvorrichtung verriegelt wird.
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Dabei umfasst die Spannvorrichtung mindestens einen Greifer, der in geschlossener Position die Welle mit dem Schneidrad direkt oder indirekt verbindet. Der Greifer führt dabei fast synchron mit der Spindel ebenfalls eine axiale Bewegung aus, über die die Verbindung zwischen der Spindel und dem Schneidrad gelöst oder hergestellt wird.
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Der Greifer wird vorzugsweise in einer Kulissenführung geführt, wobei der Greifer im Bereich des Innendurchmessers eine Aussparung aufweist, die in der oberen geschlossenen Position zum Schneidrad hin geschlossen ist. In einer unteren geöffneten Position ist die Aussparung zum Schneidrad hin geöffnet, so dass ein Absatz eines Anzugbolzens, der mit dem Schneidrad verbunden ist, freigegeben wird.
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Der Greifer weist einen nach außen gerichteten Absatz in Form eines Kragens auf, der beim Lösen der Spannvorrichtung mit einem pilzförmigen Kopf des Anzugbolzens und der Kulissenführung zusammen wirkt, und damit den Anzugbolzen freigibt. Der pilzförmige Kopf sorgt für eine Zwangsöffnung des Greifers, so dass die Unterseite des Kragens darüber entlang gleiten muss. Der Kragen taucht dabei in eine umlaufende Nut der Kulissenführung ein, um Platz für eine Durchmesservergrößerung zu geben.
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Durch eine konvexe Gestaltung der Außenkontur des Greifers über seine axiale Erstreckung wird bei einem Schließen der Spannvorrichtung der untere Bereich des Greifers mit dem Kragen derart wieder in die Kulissenführung gezogen, dass sich der Innendurchmesser der Aussparung verkleinert und sowohl ein Absatz des Bolzens, der mit der Spindel verbunden ist, wie auch ein Absatz des Anzugbolzens, der mit dem Schneidrad verbunden ist, formschlüssig mit der Aussparung zusammen wirkt. Der Greifer verbindet dabei das Schneidrad indirekt über die Spindel mit der Welle.
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Bei einer einteiligen Ausführung von Spindel und Greifer würde der Greifer zusammen mit der Kulisse das Schneidrad mit dem Anzugbolzen direkt miteinander wie bei einer Steckkupplung verbinden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines möglichen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:
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1: eine Teildarstellung einer Faserschneidvorrichtung mit einem fixierten Schneidrad;
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2: eine Detaildarstellung der zugehörigen Spannvorrichtung;
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3: eine Detaildarstellung der Spannvorrichtung mit einem gelösten Schneidrad.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung 1 zum Schneiden von Stapelfasern aus einem Bündel von endlosen Fasersträngen. Ein um die Drehachse einer Welle 10 drehbares und mittels Motor angetriebenes zylindrisches Schneidrad 2 weist auf seinem Umfang eine Vielzahl von Messern 3 auf, die mit ihren Schneiden in Richtung des Außenumfanges zeigen. In diesem Ausführungsbeispiel sind nur zwei Messer 3 von insgesamt ca. 50 oder mehr Messern beispielhaft dargestellt. Der Abstand der Messerschneiden auf dem Außenumfang entspricht dabei ungefähr der zukünftigen geschnittenen Faserlänge. Seitlich an einem Gehäuse 8 angeordnet ist ein Antrieb 9, mit dem das Schneidrad 2 über die Welle 10 in eine Drehbewegung versetzt wird. Innerhalb der Welle 10 ist eine Spindel 4 und eine Spannvorrichtung 20 angeordnet, wobei zumindest die Spindel 4 in axialer Richtung bewegbar ist. Im oberen Bereich der Welle 10 ist die Spindel 4 von einem Federpaket 7 umgeben, das mit Vorspannung die Spannvorrichtung 20 beaufschlagt. Oberhalb der Spindel 4 ist ein Pneumatikzylinder 6 angeordnet, mit dem das Federpaket 7 zusammen gedrückt werden kann. Dieser hat bei rotierender Welle 10 keinen Kontakt zur Spindel 4, 50 dass sich die Welle 10 frei drehen kann.
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Bezugnehmend auf 1 und die Vergrößerung in 2 umfasst die Spannvorrichtung 20 im Wesentlichen einen pilzförmigen Anzugbolzen 24 und einen damit korrespondierenden Greifer 23. Der Greifer 23 ist zumindest teilweise hohlzylindrisch bzw. als rohrförmiges Bauteil mit unterschiedlichen innenliegenden Absätzen und Durchmessern ausgebildet und kann seine Öffnung an seiner unteren Stirnseite, die dem Schneidrad 2 zugeordnet ist, vergrößern oder verkleinern. Um den Greifer 23 montieren zu können und damit er seine Öffnung an der unteren Stirnseite vergrößern oder verkleinern kann, ist er entlang seiner Längsachse in mindestens zwei Elemente aufgeteilt worden. Sinnvoll kann es ebenfalls sein, den Greifer 23 entlang seiner Längsachse beispielsweise in drei oder vier Elemente aufzuteilen. Die Elemente des Greifer 23 stellen separate Bauteile da, die zusammen in eine Bohrung oder Führung (hier eine Kulissenführung 22) montiert den Greifer 23 bilden.
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Der Greifer 23 wirkt mit einem zylinderförmigen Bolzen 21 zusammen, der mit der Spindel 4 lösbar über ein Gewinde 4a befestigt ist. Der Bolzen 21 weist einen oberen Absatz 21a und einen unteren Absatz 21b auf, die als Durchmesservergrößerung des zylinderförmigen Bolzens 21 ausgebildet sind.
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In diesem Ausführungsbeispiel weist der Greifer 23 eine Aussparung 23a auf, die als Durchmesservergrößerung des Innendurchmessers im mittleren Bereich angeordnet ist. In diese Aussparung 23a greift im oberen Teil der untere Absatz 21b des Bolzens 21 ein. Im unteren Teil der Aussparung 23a greift der Kopf 24a eines Anzugbolzens 24 ein. Weiterhin weist der Greifer 23 an seinem unteren Ende einen nach außen gerichteten Absatz 23b auf. Der mehrteilige Greifer 23 wird mit seinem Außendurchmesser durch eine Kulissenführung 22 geführt und zusammengehalten. Die Kulissenführung 22 ist ebenfalls als rohrförmiges Bauteil bzw. Buchse ausgebildet und in der Welle 10 angeordnet und befestigt.
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Bezugnehmend auf 1 und 2 ist der Pneumatikzylinder 6 außer Betrieb, wodurch das Federpaket 7 mit den vielen aufeinander geschichteten Tellerfedern die Spindel 4 nach oben, also von dem Schneidrad 2 weg zieht. Da der Bolzen 21 über das Gewinde 4a mit der Spindel 4 verbunden ist, zieht der untere Absatz 21b des Bolzens 21 den Greifer 23 in der Kulissenführung 22 nach oben. In die Aussparung 23a greift auch der Absatz 24a des Anzugbolzens 24 ein. Dadurch wird auch das über das Gewinde 24b mit dem Anzugbolzen 24 verbundene Schneidrad 2 nach oben gezogen. Die Übertragung des Antriebsdrehmomentes vom Antrieb 9 über die Welle 10 auf das Schneidrad 2 erfolgt durch den Bolzen 5. Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung 20 hat den Vorteil, dass ohne Hilfsenergie immer eine sichere Verriegelung des Schneidrades 2 durch das Federpaket 7 gewährleistet ist.
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Eine Entriegelung der Spannvorrichtung 20 erfolgt durch eine Beaufschlagung des Federpaketes 7 durch den Pneumatikzylinder 6, wodurch das Federpaket 7 zusammengedrückt wird und die Spindel 2 abgesenkt wird. Damit drückt der obere Absatz 21a des Bolzens 21 den Greifer 23 an seiner oberen Stirnfläche in der Kulissenführung 20 nach unten. Der Greifer 23 öffnet sich aufgrund seiner Geometrie trotz Gewichtsbelastung durch den pilzförmigen Kopf 24a. Die Aussparung 23a vergrößert sich soweit, dass der pilzförmige Kopf 24a des Anzugbolzens 24 durch die entstehende Durchmesservergrößerung passt und das Schneidrad 2 nicht mehr gehalten wird. Die Entlastung der Spindel 2 mit dem Zusammendrücken des Federpaketes 7 bewirkt in diesem Ausführungsbeispiel eine vertikale Verschiebung der zusammenwirkenden Bauteile von rund 10 mm.
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Entsprechend der Größe des Schneidrades ist das Federpaket 7 und der Pneumatikzylinder 6 in der Dimensionierung anzupassen.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass keine Hilfsenergie zum Fixieren des Schneidrades 2 benötigt wird. Dadurch, dass keine Rotationsbewegungen zu einander stattfinden, ist das System nahezu verschleißfrei.
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Die Fixierung bzw. das Lösen des Schneidrades 2 durch die Spannvorrichtung 20 erfolgt nur durch eine begrenzte axiale Bewegung der Spindel 4, wobei die Bauteile der Spannvorrichtung 20, abgesehen vom Federpaket 7, alle formschlüssig miteinander zusammen wirken. Lediglich die Spindel 4 wird im verriegelten Zustand kraftschlüssig nach oben bewegt und gehalten, wobei der Kraftschluss durch den Pneumatikzylinder 6 zur Entriegelung aufgehoben wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schneidvorrichtung
- 2
- Schneidrad
- 3
- Messer
- 4
- Spindel
- 4a
- Gewinde
- 5
- Bolzen
- 6
- Pneumatikzylinder
- 7
- Federpaket
- 8
- Gehäuse
- 9
- Antrieb
- 10
- Welle
- 20
- Spannvorrichtung
- 21
- Bolzen
- 21a
- oberer Absatz
- 21b
- unterer Absatz
- 22
- Kulissenführung
- 23
- Greifer
- 23a
- Aussparung
- 23b
- Absatz
- 24
- Anzugbolzen
- 24a
- pilzförmiger Kopf
- 24b
- Gewinde
